JP2006200603A - 自動2輪車用変速機制御装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】運転者の変速指令に基づき、自動2輪車のクラッチ操作および変速操作をモータの動力を用いて行う自動2輪車用変速機制御装置において、変速指令に基づく変速指令状態を監視して変速指令異常を判定する変速指令監視手段4と、変速指令監視手段4の判定結果に基づき、変速指令に対応して変速動作を実行するか否か決定する変速実行判定手段5とを備えている。
【選択図】図1
Description
また、2輪車においても、自動変速機構の制御機能として、運転者の変速指令に基づき、クラッチ操作および変速操作をモータの動力を用いて行う自動2輪車用変速機制御装置が提案されている(たとえば、特許文献1参照)。
すなわち、通常運転時での実際の変速頻度のみを考慮した場合には、高頻度にモータ通電される可能性がないので発熱の問題はないが、運転者の手元スイッチ操作による変速指令に基づき、制御装置が変速動作を行うことを考慮すれば、運転者が「遊び」で手元スイッチを操作することも考えられるので、高頻度にモータ通電が行われて発熱する可能性があり、特に高頻度で長時間にわたって通電が行われた場合には、発熱によって電子部品の故障を招く可能性がある。
一般の4輪車の場合には、アクチュエータおよび制御装置などの搭載スペースが比較的大きいので、装置を大型化するなどによって高頻度通電に対応した放熱設計を施すこともできるが、自動2輪車においては、搭載スペースの制約が厳しく放熱設計による装置の大型化が許容できないうえ、特に小型の自動2輪車においては車両価格が低いので、放熱設計によるコストアップを回避する必要があるので、高頻度通電による発熱に対処することができないという課題があった。
すなわち、一般の4輪車の場合には、比較的大容量のバッテリが搭載されているので過放電の問題が生じにくいが、自動2輪車、特に小型の自動2輪車においては、小容量のバッテリしか搭載されていないので、高頻度で長時間にわたってモータ通電が行われると、容易に過放電状態に陥ってしまうという課題があった。
また、バッテリの過放電を防ぐためには、バッテリの大容量化や発電機の大容量化が必要になるが、これらの対策を施すとコストアップにつながるうえ、装置の大型化によって搭載スペースを確保することが困難となるので、非現実的であるという課題があった。
以下、図面を参照しながら、この発明の実施の形態1について詳細に説明する。
図1はこの発明の実施の形態1に係る自動2輪車用変速機制御装置を示すブロック図である。
シフトアップスイッチ1およびシフトダウンスイッチ2は、自動2輪車の運転者が容易に開閉操作できるように配置された手元スイッチを構成しており、運転者により閉成(ON)操作されたときに接地されて変速指令を生成する。
各種センサ20は、周知のエンジン回転速度センサ、車速センサおよび冷却水温センサなどを含み、自動2輪車に搭載されたエンジンの運転状態を検出し、検出情報を変速機制御装置100に入力する。
すなわち、シフトスイッチ判定手段3は、シフトアップスイッチ1またはシフトダウンスイッチ2のいずれかが十分長い時間にわたって閉成され、且つ現在の運転状態が変速制御中でない場合に、変速指令および変速方向(シフトアップまたはシフトダウン)を変速実行判定手段5に入力するとともに、変速指令を変速指令監視手段4に入力する。
すなわち、変速実行判定手段5は、判定結果が変速指令異常を示す場合には、アラーム駆動回路8を介してアラーム手段9を駆動する。
また、変速実行判定手段5は、判定結果が変速指令正常を示す(変速指令異常信号が入力されていない)場合には、Hブリッジ制御回路6にモータ通電信号および通電方向信号を出力する。
さらに、変速実行判定手段5は、各種センサ20の検出情報に基づき、自動2輪車の車速またはエンジン回転速度が所定速度以下の状態が所定時間以上にわたって継続した場合にのみ、変速指令監視手段の判定結果に基づく変速動作の実行の制限を行うようになっている。
Hブリッジ回路7は、4個のスイッチング素子(図示せず)からなる周知のモータ駆動回路を構成しており、Hブリッジ制御回路6からの制御信号により任意の2個のスイッチング素子が導通状態となったときに、モータ11に通電を行うようになっている。
このとき、モータ11に対する給電はバッテリ10から供給される。また、ここでは図示しないが、モータ11の回転駆動力は、ギアボックスにより減速され、リンク機構(レバーおよびシャフト)を介してシフトシャフトに伝達され、シフトシャフトが回転することにより変速が行われる。
図2において、まず、シフトスイッチ判定手段3からの変速指令の入力時に、変速指令入力後の初回処理であるか否か判定し(ステップS1)、初回処理でない(すなわち、NO)と判定されれば、変速指令監視処理を実行せずに図2の処理ルーチンを終了する。
第1の基準時間T1としては、モータ11およびHブリッジ回路7(モータ駆動回路)の発熱が許容範囲内であって、且つバッテリ10の充放電収支が充電側となるような変速時間間隔が設定されることが好ましい。
一方、ステップS3において、Tp>T1(すなわち、YES)と判定されれば、続いて、経過時間Tpが第2の基準時間T2(>T1)を超えたか否かを判定し(ステップS5)、Tp≦T2(すなわち、NO)と判定されれば、ステップS7に進む。
カウンタ許容値C1としては、容易に変速指令異常が発生しない程度の値であって、且つ高頻度の変速指令が与えられた場合には確実に変速指令異常を判定できる値に設定されることが好ましい。
一方、ステップS7において、Cnt≦C1(すなわち、NO)と判定されれば、変速指令正常と判定して(ステップS9)、図2の処理ルーチンを終了する。
同様に、カウンタCntのインクリメント処理(ステップS4)においても、経過時間Tpと第1の基準時間T1よりも短い基準時間T0とを比較し、Tp≦T0の場合には、「+2」だけインクリメントしてもよい。
次に、図3のフローチャートを参照しながら、変速実行判定手段5による変速実行判定処理について具体的に説明する。図3の変速実行判定処理は、図2の変速指令監視処理と同様に、所定の制御周期毎に実行されるものとする。
変速実行判定基準時間Teとしては、モータ11およびHブリッジ回路7(モータ駆動回路)の発熱が許容範囲内であって、且つバッテリ10の充放電収支が充電側となるような変速時間間隔が設定されることが好ましい。
このとき、変速実行判定手段5は、アラーム駆動回路8に点灯信号を入力して、アラーム手段9を点灯駆動させることにより、運転者に警告を行う。
また、ステップS12において、変速指令監視手段4から変速指令異常信号が入力されていない(すなわち、NO)と判定された場合も、変速指令が正常と見なしてステップS16に進み、変速動作を開始する。
このとき、変速実行判定手段5は、シフトシャフト(図示せず)に対する所定の回転動作が完了したか否かを、シフトシャフト回転センサ(図示せず)からの入力値に基づいて判定する。
一方、ステップS18において、変速制御が完了した(すなわち、YES)と判定されれば、変速指令を取り消して(ステップS19)、図3の処理ルーチンを終了する。
以上のように、この発明の実施の形態1によれば、運転者からの変速指令に基づき、クラッチ操作および変速操作をモータ11の動力を用いて行うために、変速指令状態を監視して変速指令異常を判定する変速指令監視手段4と、変速指令監視手段4の判定結果に基づき、変速指令に対応した変速動作を実行するか否か決定する変速実行判定手段5とを設け、変速指令異常時には変速実行判定手段5により変速指令を取り消すようにしたので、温度上昇によるHブリッジ回路7およびモータ11の故障を防ぐとともに、バッテリ10の過放電を防ぐことができる。
また、異常状態に応答して変速動作を実行しない場合には、アラーム手段9(ランプなど)を点灯駆動することにより、運転者に警告することができ、運転者の意思と異なる異常動作を報知することができる。
また、変速実行判定手段5は、変速指令監視手段4が変速指令異常を判定している場合に、完全に変速指令を無視することなく、経過時間Tpに基づいて変速動作の実行頻度を制限するので、たとえば所定の時間間隔で変速動作を実行することができる。
これにより、遊び的な変速指令が生成される可能性の高い車両停止時または車両停止に近い状態においてのみに、変速動作の実行を制限することができる。言い換えれば、遊び的な変速指令が生成される可能性の低い通常走行時においては、誤った変速動作の実行制限を回避することができる。
また、変速指令監視手段4は、自動2輪車の車速を時間積分して得られる走行距離を用いて、変速指令の異常状態を判定することもできる。
この場合、変速実行判定手段5は、変速指令監視手段4から第2の変速指令異常信号が入力されている場合には、たとえば、変速実行判定基準時間Teよりも長い第2の変速実行判定基準時間Te2以上の時間間隔のみで変速制御を実行(または、完全に変速指令を無視)することができる。
なお、上記実施の形態1では、特に言及しなかったが、図4のように、変速機制御装置100A内にHブリッジ監視回路12およびHブリッジ監視手段13を設け、変速実行判定手段5Aにおいて、Hブリッジ監視手段13の判定結果に基づいて、最終的な変速実行の要否を判定してもよい。
図4はこの発明の実施の形態2に係る自動2輪車用変速機制御装置を示すブロック図であり、前述(図1参照)と同様のものについては、前述と同一符号を付して、または符号の後に「A」を付して詳述を省略する。
Hブリッジ監視回路12およびHブリッジ監視手段13は、Hブリッジ回路7(モータ駆動回路)の温度を監視するモータ駆動回路監視手段を構成している。
また、Hブリッジ監視回路12は、サーミスタおよび定電流回路などで構成することが好ましいが、ダイオードで構成し、ダイオードの順方向電圧の温度特性などを用いてもよい。
変速実行判定手段5Aは、Hブリッジ監視手段13の判定結果に基づき、変速指令に対応して変速動作を実行するか否かを決定する。
図5において、まず、Hブリッジ監視回路12からの入力信号を温度THBに変換し(ステップS21)、Hブリッジ回路7の温度THBが上限温度TH1を超えているか否かを判定する(ステップS22)。
一方、ステップS22において、THB≦TH1(すなわち、NO)と判定されれば、Hブリッジ回路正常と判定して(ステップS24)、図5の処理ルーチンを終了する。
上記ステップS23、S24の判定結果は、それぞれ変速実行判定手段5Aに入力される。
また、上限温度TH1にヒステリシスを持たせて、一旦、Hブリッジ回路7の異常が判定された(ステップS23)後に、Hブリッジ回路7の正常を判定するための比較基準となる上限温度TH1は、最初の上限温度TH1より低く設定してもよい。
また、図5のHブリッジ監視処理は、一定時間毎に実行されることが好ましい。
さらに、Hブリッジ回路7の温度THBは、移動平均処理などを用いて平均化してもよい。
図6において、前述(図3参照)と同様の処理については、前述と同一符号を付して詳述を省略する。
ステップS32において、Hブリッジ回路異常の判定結果が入力されている(すなわち、YES)と判定されれば、変速指令を取り消し(ステップS15)、アラーム手段9を点灯駆動して(ステップS20)、図6の処理ルーチンを終了する。
また、Hブリッジ監視手段13は、Hブリッジ回路7の温度が異常高温となった場合のみに、Hブリッジ回路7の異常を示す判定結果を出力することができる。
これにより、Hブリッジ監視回路12(温度測定回路)を追加することなく、Hブリッジ回路7の温度上昇の直接原因となる電流積分値に基づいて、Hブリッジ回路7の異常状態を判定することができる。
また、上記実施の形態2では、特に言及しなかったが、図7のように、変速機制御装置100B内にモータ監視手段14を設け、変速実行判定手段5Bにおいて、モータ監視手段14の判定結果に基づいて、最終的な変速実行の要否を判定してもよい。
図7において、前述(図4参照)と同様のものについては、前述と同一符号を付して、または符号の後に「B」を付して詳述を省略する。
なお、モータ監視手段14は、モータ11の印加電圧およびモータ電流を検出するセンサ手段を含み、Hブリッジ監視回路12およびHブリッジ監視手段13と同様に、モータ11の印加電圧およびモータ電流からモータ温度を推定し、モータ温度の推定値が異常高温となった場合に、モータ11の異常を示す判定結果を出力するようにしてもよい。
これにより、モータ監視手段14は、モータ温度推定値が異常高温を示す場合のみにモータ異常を判定することができる。
また、変速実行判定手段5Aは、Hブリッジ監視手段13またはモータ監視手段14の判定結果が異常を示す場合には、変速動作を許可せず、Hブリッジ監視手段13およびモータ監視手段14の各判定結果が正常状態を示し、且つ変速指令監視手段4の判定結果が変速指令異常を示す場合には、変速動作の実行頻度を制限するようにしてもよい。
この場合、変速実行判定手段5Aは、変速指令監視手段4のみが変速指令の異常状態を判定している場合には、変速動作の実行頻度が制限されるものの走行可能な状態とし、Hブリッジ回路7またはモータ11が異常状態(重大な異常状態)にある場合のみに変速動作を禁止することができる。
Claims (12)
- 運転者の変速指令に基づき、自動2輪車のクラッチ操作および変速操作をモータの動力を用いて行う自動2輪車用変速機制御装置において、
前記変速指令に基づく変速指令状態を監視して変速指令異常を判定する変速指令監視手段と、
前記変速指令監視手段の判定結果に基づき、前記変速指令に対応して変速動作を実行するか否か決定する変速実行判定手段と
を備えたことを特徴とする自動2輪車用変速機制御装置。 - 前記変速指令監視手段は、前記変速指令の発生頻度を監視し、前記発生頻度が所定頻度以上の場合に、前記変速指令異常を示す判定結果を出力することを特徴とする請求項1に記載の自動2輪車用変速機制御装置。
- 前記変速実行判定手段は、前記変速指令監視手段の判定結果が前記変速指令異常を示す場合には、前記変速動作の実行頻度を制限することを特徴とする請求項1または請求項2に記載の自動2輪車用変速機制御装置。
- 前記変速実行判定手段は、前記自動2輪車の車速またはエンジン回転速度が所定速度以下の状態が所定時間以上にわたって継続した場合にのみ、前記変速指令監視手段の判定結果に基づく前記変速動作の実行の制限を行うことを特徴とする請求項1から請求項3までのいずれか1項に記載の自動2輪車用変速機制御装置。
- 前記モータのモータ駆動回路を監視してモータ駆動回路異常を判定するモータ駆動回路監視手段を備え、
前記変速実行判定手段は、前記モータ駆動回路監視手段の判定結果に基づき、前記変速指令に対応して前記変速動作を実行するか否かを決定することを特徴とする請求項1から請求項4までのいずれか1項に記載の自動2輪車用変速機制御装置。 - 前記モータ駆動回路監視手段は、前記モータ駆動回路の温度を監視し、前記モータ駆動回路の温度が異常高温に相当する所定温度以上の場合に、前記モータ駆動回路異常を示す判定結果を出力することを特徴とする請求項5に記載の自動2輪車用変速機制御装置。
- 前記モータ駆動回路監視手段は、過去の所定時間中に前記モータ駆動回路に通電された電流の時間積分値を監視し、前記時間積分値が所定値以上に達した場合に、前記モータ駆動回路異常を示す判定結果を出力することを特徴とする請求項5に記載の自動2輪車用変速機制御装置。
- 前記変速実行判定手段は、
前記モータ駆動回路監視手段の判定結果が前記モータ駆動回路異常を示す場合には、前記変速動作を許可せず、
前記モータ駆動回路監視手段の判定結果がモータ駆動回路正常を示し、且つ前記変速指令監視手段の判定結果が前記変速指令異常を示す場合には、前記変速動作の実行頻度を制限することを特徴とする請求項5から請求項7までのいずれか1項に記載の自動2輪車用変速機制御装置。 - 前記モータのモータ回路を監視してモータ異常を判定するモータ監視手段を備え、
前記変速実行判定手段は、前記モータ監視手段の判定結果に基づき、前記変速指令に対応して前記変速動作を実行するか否かを決定することを特徴とする請求項5から請求項8までのいずれか1項に記載の自動2輪車用変速機制御装置。 - 前記モータ監視手段は、前記モータに供給されるモータ印加電圧およびモータ電流に基づき、前記モータの温度を推定し、前記モータの推定温度が異常高温に相当する所定温度以上の場合には、前記モータ異常を示す判定結果を出力することを特徴とする請求項9に記載の自動2輪車用変速機制御装置。
- 前記変速実行判定手段は、
前記モータ監視手段の判定結果が前記モータ異常を示す場合、または前記モータ駆動回路監視手段の判定結果が前記モータ駆動回路異常を示す場合には、前記変速動作を許可せず、
前記モータ監視手段の判定結果がモータ正常を示し、前記モータ駆動回路監視手段の判定結果がモータ駆動回路正常を示し、且つ前記変速指令監視手段の判定結果が前記変速指令異常を示す場合には、前記変速動作の実行頻度を制限することを特徴とする請求項9または請求項10に記載の自動2輪車用変速機制御装置。 - 前記自動2輪車の運転者に警告するためのアラーム手段を備え、
前記変速実行判定手段は、変速動作を実行しない場合に前記アラーム手段を駆動することを特徴とする請求項1から請求項11までのいずれか1項に記載の自動2輪車用変速機制御装置。
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